(57)【要約】  【課題】  光ディスク装置において、ディスク半径位置によらず、精度の良いかつ安定した光ディスクの回転制御が可能な技術を提供する。  【解決手段】  光ディスクの周速度を帰還制御する場合、Ｗｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号などのディスクトラックから読み出される信号を、スピンドルモータ１回転当たりのサンプル回数が一定の角速度に同期したタイミング信号によりサンプリングした後、偏心に起因して周速度信号に重畳したむら成分を櫛形フィルタ回路により除去した信号を形成して、帰還制御を行う。【選択図】  図１
2005135520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに対しレーザ光を照射して情報の記録または再生を行う光ディスク装置であって、
上記光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、
上記スピンドルモータを駆動するための駆動信号を発生するモータ駆動回路と、
上記スピンドルモータの角速度に比例した周波数信号を生成する周波数信号生成手段と、
上記光ディスクのトラック上から読み出される信号を、上記周波数信号の周波数タイミングでサンプリングし、上記光ディスクのレーザ光照射半径位置の周速度に対応した周速度信号、または該周速度の目標周速度との誤差に対応した周速度誤差信号を生成するサンプリング手段と、
上記生成された周速度信号または周速度誤差信号から上記光ディスクの回転周波数に同期した成分を抑圧する櫛形フィルタ回路と、
を備え、上記櫛形フィルタ回路から出力される周速度信号または周速度誤差信号に基づき上記モータ駆動回路を制御し、上記スピンドルモータを介して上記光ディスクの回転周速度を制御する構成としたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
上記サンプリング手段は、上記照射されたレーザ光がディスク面へ合焦しかつ記録トラックに追従した状態で、上記周速度信号または周速度誤差信号を生成する構成である請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
上記サンプリング手段は、光ディスクのトラック上から読み出されるＷｏｂｂｌｅ信号またはＩＤ検出信号を、上記周波数信号の周波数タイミングでサンプリングする構成である請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
光ディスクに対しレーザ光を照射して情報の記録または再生を行う光ディスク装置であって、
上記光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、
上記スピンドルモータを駆動するための駆動信号を発生するモータ駆動回路と、
上記スピンドルモータの角速度に比例した周波数信号を生成する周波数信号生成手段と、
上記光ディスクのトラック上から読み出される信号を、上記周波数信号の周波数タイミングでサンプリングし、上記光ディスクのレーザ光照射半径位置の周速度に対応した周速度信号、または該周速度の目標周速度との誤差に対応した周速度誤差信号を生成するサンプリング手段と、上記生成された周速度信号または周速度誤差信号から上記光ディスクの回転周波数に同期した成分を抑圧する櫛形フィルタ回路とを備え、上記櫛形フィルタ回路から出力される周速度信号または周速度誤差信号に基づき上記モータ駆動回路を制御する第１の回転制御手段と、
上記周波数信号の周波数タイミングによる上記サンプリングの周波数または周期に基づき上記スピンドルモータの回転角速度を求め、該回転角速度の目標回転角速度との誤差に対応した角速度誤差信号を生成する手段と、上記スピンドルモータの回転角速度に対応した回転角速度信号または上記生成された角速度誤差信号から上記スピンドルモータの回転周波数に同期した成分を抑圧する櫛形フィルタ回路とを備え、上記櫛形フィルタ回路から出力される回転角速度信号または角速度誤差信号に基づき上記モータ駆動回路を制御する第２の回転制御手段と、
を備えた構成を特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
上記スピンドルモータの起動時または目標回転周波数変更時には、上記モータ駆動回路を、上記第２の回転制御手段で制御した後に上記第１の回転制御手段で制御する構成である請求項４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
上記櫛形フィルタ回路は、巡回型シフトレジスタで構成され、上記スピンドルモータの１回転期間に上記サンプリング手段が行うサンプリング回数と同数以上の記憶手段を備え、該記憶手段のそれぞれを上記スピンドルモータの１回転期間に１回更新する構成である請求項１から５のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項７】
上記第１の回転制御手段による制御時と上記第２の回転制御手段による制御時の、上記スピンドルモータ１回転期間における上記サンプリング手段によるサンプリング回数は互いに等しくされる請求項４または請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
上記第２の回転制御手段による制御から上記第１の回転制御手段による制御に移行する場合、上記櫛形フィルタ回路の上記記憶手段は初期化される構成である請求項６に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置に係り、特に、光ディスクの回転を安定に制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置では、再生時は、適正速度となるようにディスク回転を制御し、この時の再生信号の復調を最も適正に行える再生データのストローブクロックを電圧制御発振器で生成し、データの復調を行う。このため、ディスク駆動用モータ（スピンドルモータ）の回転速度制御は該電圧制御発振器の可変範囲内で行えるようにする必要がある。一方、記録時は、記録パターンを他の装置で再生できるようにするために、タンジェンシャル方向の単位距離当たりのビットレートが規格範囲内の密度で記録されている必要がある。このため、従来より、少なくとも記録時のスピンドルモータ制御においては、最終的には、現在レーザが合焦しているトラックの周速度を検出し、該周速度情報をフィードバックしてスピンドルモータの回転速度を制御している。
【０００３】
周速度の検出は、例えば図７（ａ）に示す方法により行う。図７（ａ）では、光ディスク上のトラックの、タンジェンシャル方向の単位距離当たりに、一定周期のうねり（Ｗｏｂｂｌｅ）を予め形成しておく。該うねりをレーザ反射光から検出し（検出された信号をＷｏｂｂｌｅ信号という）、これに基づき光ディスクの周速度を検出する。また、記録用光ディスクには、他の周速度検出手段として、記録開始位置を特定するためのアドレス情報（ＩＤ）が予め形成されている。該ＩＤは一定の記録情報量の領域毎に付されるため、結果的に、上記Ｗｏｂｂｌｅ信号と同様、タンジェンシャル方向の単位距離毎に刻印されている。このため、該ＩＤの検出周期を計測することにより光ディスクの周速度を求めることができる。
【０００４】
上記のように、ディスクトラック上のタンジェンシャル方向の単位距離毎に形成される構造を利用した周速度検出技術では次のような問題がある。すなわち、図７（ｂ）に示すように、ディスクのマウント穴及びスピンドルモータ軸で規制される回転中心と、トラック円中心との間にずれ（偏心）があると、ディスク回転時に、トラックの回転半径が半周毎に微少に増減する。つまり、トラック半径が回転周期で変調された状態となる。一般に、直流サーボモータは、駆動電圧または駆動電流に比例して回転角速度が変化する。従って、いかなる帰還制御を行っても、回転角速度が結果として制御される。仮に、回転角速度が一定に制御される状態において、トラック半径が回転周期で変調された場合、周速度もまた回転周期で変調された状態で検出される。つまり、周速度は１回転内で上記変調を受けた状態となり、偏心が大きい場合は周速度を一定にできなくなり、記録を行う上での不都合を来す。
【０００５】
上記周速度を一定する対策の１つとしては、上記周速度の変調に同期して、記録パターンのビットレートを時間軸変調することで、ディスク上の単位距離当たりのビットレートを一定にする方法がある。具体的には、例えば、上記Ｗｏｂｂｌｅ信号を逓倍して、記録データの変調クロックを生成して記録データの変調を行う。ただし、上述の再生時における復調クロックは、再生信号の波形長を時間軸量子化（ストローブ）することを目的とするため、再生信号の時間軸に対して若干の時間軸変動が許される。つまり、電圧制御発振器を制御するためのＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）の追従精度にはやや余裕がある。一方、上記変調クロックの逓倍回路では、記録パターンの時間軸変動を規格範囲内に納める必要があるため、該ＰＬＬの追従精度としては極めて高い精度が要求される。すなわち、再生の復調クロック追従精度の余裕を確保するために、記録のクロック精度を極めて高くする必要がある。
【０００６】
上記周速度を一定するための他の対策としては、偏心による回転周期の変調を受けた周速度を帰還して、偏心に追従させて角速度を変調することで周速度を一定にする方法が考えられる。しかし、この場合は、回転周波数がモータの帰還制御帯域に対して十分低い周波数であれば、位相遅れなく角速度を変調することができるが、実際にはサーボ制御の帯域よりも回転周波数の方が高いため、位相遅れを生じてしまう。このため、例えば、角速度を大きくしたい回転位相では角速度が減り、角速度を小さくしたい回転位相では角速度が増すといった状態となり、かえって、周速度の変調を増大させてしまうことになる。この状態は偏心による回転周期変調を受けた周速度を直接帰還するために発生する。ここで、偏心による周速度への影響は１回転毎の定在波になるため、サーボ制御の位相遅れ分を考慮したタイミングで、偏心量に応じた適当な定在波をモータの制御信号に加算して角速度の変調を行うようにすれば周速度の一定化または偏心による変調の影響の抑圧が可能となる。
【０００７】
上記のように、従来の技術では、記録変調クロックの光ディスクの回転変動への追従と、光ディスクの偏心による周速度への変動の抑制との両方から、記録における単位距離当たりのビットレートの一定化への対応がなされてきた。これについての具体的技術例としては、例えば特開平６−１６２６５４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。
【０００８】
以上、周速度変動の記録パターンへの影響の回避に関する従来技術について説明した。上記周速度の検出については、ディスクが上記Ｗｏｂｂｌｅ信号の検出やＩＤ復調が可能な回転速度に制御されていて、さらに、対物レンズのアクチュエータ機構を駆動して、レーザ光のディスク面への合焦（フォーカス制御）とトラックへの追従（トラッキング制御）を行った後に初めて検出可能となる。このため、周速度が検出可能となる前の段階で既に適切な回転速度制御が行われている必要がある。すなわち、スピンドルモータの適正な回転速度制御が必要である。
【０００９】
図９は、スピンドルモータの回転速度制御技術の一例を示す。図９（ａ）は、３相のステータコイル６３、６４、６５と、８極のロータマグネット５９と、ロータマグネット５９の回転位置を検出するホール素子を備えたスピンドルモータの構成例、図９（ｂ）は、図９（ａ）のスピンドルモータの駆動回路例、図９（ｃ）は、図９（ａ）のスピンドルモータの回転時における動作波形例を示す。３つのステータコイル６３、６４、６５は、図９（ｂ）のように星形に結線され、３相コイルを形成している。所定位相の駆動電流を該３相のステータコイル６３、６４、６５に順次供給し、図９（ｃ）のような動作波形によりトルクむらの少ない滑らかな回転を得るようになっている。図９（ｂ）において、（イ）〜（ヘ）はそれぞれ駆動回路側から供給される駆動電流、６６〜７１はそれぞれ駆動用パワートランジスタである。また、図９（ｃ）において、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４はそれぞれ、ホール素子の出力電圧波形、Ｗ２は、モータの回転周波数に比例した周波数を有し、スピンドルモータの回転速度制御用のＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号波形、Ｗ１５、Ｗ１６、Ｗ１７はそれぞれ、駆動電流波形である。ＦＧ信号は、本例では、ホール素子の出力電圧波形Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４のゼロクロス点を検出することにより形成される。このＦＧ信号の周波数または周期を求め、これによる帰還制御を行うことでモータ単独での回転速度制御を可能にしている。周速度の検出にあたり、Ｗｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出の周期を求める場合についても同様である。なお、上記ＦＧ信号の周波数または周期の計測は、モータの回転角速度を求めることに他ならない。
【００１０】
しかしながら、上記の場合、ＦＧ信号は、上記ロータマグネット５９の着磁精度や、ホール素子の取り付け精度などの影響を受けるため、ＦＧ信号もまた、回転周波数やその高調波成分の変調を受けた信号として検出される。このため、ＦＧ信号の周期は、例えば、図１０に示すように、モータ１回転単位でのむらを成分として有する信号となっている。
【００１１】
このように、Ｗｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号の周速度信号の場合と発生原理は異なるが、角速度信号であるＦＧ信号の場合もまたむら成分が潜在し、モータ制御精度を低下させる要因となる。ただし、ＦＧ信号に潜在するむら成分は、従来より、例えば櫛形フィルタ回路によって除去されている。櫛形フィルタ回路技術については、例えば特開平６−１５３５５５号公報（特許文献２）に記載されている。
【００１２】
図６に櫛形フィルタ回路の構成例を示す。図６において、櫛形フィルタ回路４４への入力信号として、ＦＧ信号の周期またはその周期と目標値との誤差を信号として入力する。櫛形フィルタ回路４４に入力される信号値の絶対値が小さい方が回路のダイナミックレンジの利用効率を高められる。このため、一般的には、誤差信号を入力する。減算器４９では、入力された誤差信号からむら成分を除去する。ただし、櫛形フィルタ回路４４をオン状態にした後間もない期間は、むら成分を検出できないため、初めのうちは減算器４９で誤差信号から減算する量はゼロである。つまり、誤差信号からむら成分は除去されない。該むら成分を含む誤差信号は、直流成分の除去ブロック５０に入力され、減算器５２において、誤差信号に含まれる本来の誤差信号の平均値（平均誤差信号）が除去される。該平均誤差信号も、櫛形フィルタ回路４４をオン状態にした直後の期間ではゼロである。この状態で、加算器５３に誤差信号が入力されると、これが、１回転前にラッチ回路５４に記憶された誤差信号と加算され、再びラッチ回路５４に記憶される。すなわち、誤差信号の平均加算が行われる。その後、平均誤差信号が係数器５５によって適当な重み付けをされ、その後の誤差信号から減じられる。このため、減算器５２の出力にはむら成分だけが抽出される。むら成分は１回転期間分を足し合わせるとゼロになるため、その後のラッチ回路５４に記憶される平均誤差信号値にはあまり影響しない。
【００１３】
上記のようにして、減算器５２の出力として得られた誤差信号も、むら成分は、スピンドルモータの１回転期間のＦＧ周期計測回数と同数以上のラッチ回路が連ねられたシフトレジスタ５７の出力と、加算器５６において加算され、再びシフトレジスタ５７で記憶される。これにより、１回転前のＦＧ周期のむら成分と現在のむら成分が加算され、徐々にシフトレジスタ５７の中に、１回転期間の各ＦＧ周期毎のむら成分値が記憶されることになる。以上により、シフトレジスタ５７によってむら成分が検知され、係数器５８によって適当な重み付けがされ、減算器４９によってむら成分が除去される。
【００１４】
【特許文献１】特開平６−１６２６５４号公報
【００１５】
【特許文献２】特開平６−１５３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記のように、従来の周速度制御技術においては、偏心による回転周期の変調を受けた周速度を帰還することは、かえって周速度の変調を増大してしまう場合があり、このため、周速度をそのままモータ制御の帰還信号として用いることはできない。また、近年の光ディスク装置では光ディスクのサイズや倍速値の範囲が広くされているため、モータ回転制御信号の動作中心値も広範の値となる。例えば、回転周期での変調を受けた周速度信号からスピンドルモータの制御信号を生成した場合は、図８（ａ）のように１回転周期のむら信号となる。また、該むら信号を、電流駆動のモータ駆動回路でスピンドルモータを駆動する場合の電圧−電流変換特性にあてはめると図８（ｂ）のようになる。該電圧−電流変換特性には、正転駆動状態と逆転駆動状態とを切替える境目に不感帯領域があり、該不感帯領域を停止時の制御電圧設定レベルとして使用する。イナーシャの小さい種類の光ディスクを、その最外周での速度が最低倍速となるようにして駆動する場合には、その制御電圧の動作中心はかなり低下する。このため、上記最低倍速の動作点がこの不感帯領域にかからないように設定した場合は、逆に、最高速倍速の動作点を確保することが難しくなる。さらに、モータ制御信号にむら成分が重畳されていると、図８（ｂ）のように不感帯領域に制御信号の一部期間がかかってしまい、線形動作が不可能となって動作の安定性が損なわれる。すなわち、従来の回転制御技術では、制御信号にむら成分が重畳していると、制御電圧の動作範囲が実質的に狭まってしまうことになる。
【００１７】
上記問題点を解消するための対策としては、周速度検出による帰還制御の場合も、ＦＧ信号による角速度帰還制御時のように、櫛形フィルタ回路により、むら成分を除去することが考えられるが、Ｗｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号のようにトラック上に略一定距離で刻まれる信号を利用して周速度検出を行う場合には、トラックがディスク外周側の位置になるに従い、１回転当たりのサンプル数が変わってきてしまうため、１回転当たりのサンプル回数が固定されたＦＧ信号の場合とは異なり、櫛形フィルタ回路での上記むら成分の除去が困難となる。
【００１８】
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、光ディスク装置において、簡単な構成下で、周速度帰還制御時のむら成分を除去して記録クロックの回転変動追従性を向上させ、かつ、モータ制御信号の動作範囲の狭域化を防止し、光ディスクの半径位置によらず、精度の良いかつ安定した光ディスクの回転制御を可能にすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、記録または再生時の性能を一層向上させ得る技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題点を解決するために、本発明では、光ディスク装置において、光ディスクの周速度を帰還制御する場合、スピンドルモータ１回転当たりのサンプル回数が一定である角速度に同期したタイミング信号で、反射レーザ光に基づくＷｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号などディスクトラック上から読み出される信号をサンプリングした後、偏心に起因して周速度信号に含まれるむら成分を櫛形フィルタ回路により除去した信号を形成し、帰還制御を行う。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光ディスク装置において、光ディスク回転の精度の良い安定した制御が可能となり、情報の記録または再生の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図５及び図１１は本発明の実施形態の説明図である。図１は、本発明の一実施形態としての光ディスク装置の全体構成例を示すブロック図、図２は、図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路の第１の動作の説明図、図３は、図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路の第２の動作の説明図、図４は、図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路の第３の動作の説明図、図５は、図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路に用いる櫛形フィルタ回路の説明図、図１１は、角速度制御と周速度制御における動作手順の説明図である。
【００２２】
まず、記録データ、再生データを処理する信号処理系の動作につき説明する。
一般に、光ディスク装置を用いる場合、利用元（以下、ホストという）であるパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）の記録、再生の要求を規格の統一されたプロトコルを利用して行うことが多い。そのため、そのプロトコルコマンドの送受信、解釈などの代表的な規格には、ＡＴＡＰＩ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃe）等があるが、最近では、ホストがＰＣだけでなく、ＡＶ機器や、直接ネットワークに接続されるなど利用範囲が拡大されているため、必ずしもこれら統一された規格に基づくプロトコルだけではなくなっている。しかし、いずれも場合も、上位装置やシステムとドライブ間には何らかのインターフェイス回路１を利用する構成となっている。
【００２３】
ホストから記録要求があると、インターフェイス回路１を介して転送される記録データはバッファメモリ２に蓄えられる。一方、再生時には、光ディスク装置が再生したデータは該バッファメモリ２に一旦蓄えられ、インターフェイス回路１がホストの転送能力に応じた速度で読み出して送信する。バッファメモリ２に蓄えられた記録データは、符号復号回路３で符号化処理を受ける。ディスクの種類によっても多少は異なるが、一般的には、再生時に不用意なデータの複製を回避するための暗号化処理、再生時に誤り訂正を行うための訂正符号拡張処理、そして、最後に記録データの「０」と「１」の発生頻度を均一化して記録データの直流成分を除去するデータ変調処理が行われる。符号化処理を受け、記録データから記録信号へと変換された信号は、レーザダイオードドライバ６に送られ、レーザ７により記録パワーの発光信号列とされ、ピックアップレンズ（対物レンズ）１４で集光され、光ディスク１６面上に照射され、記録信号がトラックに記録される。
【００２４】
一方、再生時は、光ディスク１６からの反射光を、ピックアップレンズ１４を介して集光し、光学経路の変更機構８を通し、光電変換回路９により電気信号に変換し再生信号とする。該再生信号は微弱であるため、増幅処理と、光記録再生の伝送経路としての周波数特性劣化を補償するイコライズ処理と、２値化処理とをアナログ信号処理回路５で行い、符号復号回路３に入力する。２値化された再生信号は、復調処理、誤り訂正処理、暗号化解除処理を符号復号回路３にて施され、再生データとして復元されるとともにバッファメモリ２に入力される。バッファメモリ２に蓄えられた再生データは、インターフェイス回路１を介して上位装置に転送される。
【００２５】
次に、光ディスク装置の制御系につき説明する。
制御系は、３つのブロックすなわち、光ディスク１６にレーザ光を照射し情報の記録または再生を行うピックアップブロック１０と、該ピックアップブロック１０を光ディスクの半径方向に移動させるスライダ制御ブロック１１と、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ１７とスピンドルモータ制御回路２０から成るスピンドルモータ制御ブロックとから構成される。
【００２６】
上記ピックアップブロック１０は、３つの機能系、すなわち、記録時は記録信号をレーザ光の発光列としてディスクに照射して記録し、再生時は反射レーザ光から２値化した再生信号を取り出す記録再生の機能系と、レーザの発光パワーを制御するパワー制御機能系と、光ディスク面へのレーザ光のフォーカシング（合焦）とトラッキング（トラックへの追従制御）を行うフォーカス・トラッキング機能系とを有して構成される。パワー制御機能系は、レーザダイオード７での発光量の一部を適当な光学経路変更機構８を介して抽出し、光電変換回路９で電気信号に変換した信号を、アナログ信号処理回路５において必要な信号レベルに増幅するとともに、所望の信号レベルと比較してその誤差信号をレーザダイオード駆動回路６に入力して、レーザダイオード７の発光量を制御する。これによって、リード（読み出し）、ライト（書き込み）、イレーズ（消去）の発光パワーを制御する。また、フォーカス・トラッキング機能系は、光電変換回路９で得た光ディスク１６からの反射光の電気信号をアナログ信号処理回路５で加工するとともに、アクチュエータ制御回路１８で必要な特性補償を行い、アクチュエータの駆動信号を生成し、該駆動信号によりアクチュエータを駆動してピックアップレンズ（対物レンズ）１４の位置や姿勢を制御し、レーザ光の光ディスク面へのフォーカシングとトラッキングを行う。図１では、レーザダイオードドライバ６、レーザダイオード７、光電変換回路８を便宜上、スライダ台１５の外側に記載している。
【００２７】
上記スライダ制御ブロック１１では、スライダ台１５をスライダバー１２上に刻まれるスクリュー溝（図示なし）に沿って移動させる。スライダバー１２はステッピングモータ１３で駆動される。ピックアップレンズ１４が光ディスクのトラックに追従し徐々にディスク外周側に進行する場合、ステッピングモータ制御回路１９はステッピングモータを制御する。すなわち、反射信号のアナログ信号処理回路５からアクチュエータ制御回路１８に与えられるトラッキンング追従信号を、ステッピングモータ処理回路１９が参照する。このとき、トラックがディスク外周側になると、ピックアップレンズ１４はスライダ台１５の中心から外周側に偏った誤差信号を呈するようになる。ステッピングモータ制御回路１９は、該トラック追従信号が所定量を超える毎にステップ送り命令をステッピングモータに出し、ステップ送りを実行させる。また、ピックアップが、現在の半径位置のトラックから他の離れた半径位置のトラックへ飛んで移動するシーク動作を行う場合は、現在の半径位置のトラックからどれほどのトラック分進行するかの指示を、ドライブコントロールマイコン４から受け、トラック追従信号を観測する。トラック追従信号は、どのトラックに対しても追従可能な制御信号で、１トラック毎に山部と谷部を有する。従って、該トラック追従信号を二値化してカウントすることで、いくつのトラック数分を進行したかの把握が可能となる。このようにして、指示されたトラック数分の進行が完了するまでステッピングモータ１９にステップ送り命令を出す。
【００２８】
上記スピンドルモータ制御ブロックについては、図２〜図４の動作波形を用いて説明する。ＦＧ信号による制御を行う場合、モータ駆動回路４３でＦＧ信号が生成され、スイッチ２２を介して、サンプルホールド回路２４のサンプルタイミング信号として入力され、図２のＷ１、Ｗ２に示すように、フリーランニングカウンタ２３で計数される時刻をサンプルホールドする。すなわち、ＦＧ信号のエッジ入力時刻をフリーランニングカウンタのカウント値で表現する。同様に、Ｗｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号の場合は、スイッチ２１を介してそのいずれかが選択され、スイッチ２２でＦＧ信号と切替えられてサンプルホールド回路２３に入力される。なお、Ｗｏｂｂｌｅ信号はトラックのうねり信号であるため、反射光のアナログ信号処理回路５で反射光信号から分離抽出され、必要に応じ、スピンドルモータ制御回路に適した周波数帯に逓倍・分周され、該スピンドルモータ制御回路２０に供給される。また、ＩＤ検出信号は、反射光のアナログ信号処理回路５で再生された再生信号を符号復号回路３で復号処理し、ＩＤの検出タイミングを抽出してスピンドルモータ制御回路２０に与える。以上のようにして、ＦＧ信号、Ｗｏｂｂｌｅ信号またはＩＤ検出信号がスイッチ２１、２２で選択されてフリーランニングカンウンタのサンプルホールドタイミング信号として与えられる。得られたフリーランニングカウンタのサンプルホールド値は、スピンドルモータ１７の回転位相のキャプチャ時刻を示す。１サンプル前のキャプチャ時刻（ラッチ回路２８の出力）との差分により、その周期すなわち回転速度が検出される。ＦＧ信号の周期は各速度に対応し、Ｗｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号は周速度に対応している。
【００２９】
上記回転速度の検出信号と目標速度とを減算器３０で比較して速度誤差信号を生成する。該減算器３０には、角速度の目標周期を設定するためのレジスタ２５または周速度目標周期を設定するためのレジスタ２６のいずれかからの目標周期が、スイッチ２７により選択されて与えられる。このようにして、速度誤差信号が生成されるが、制御対象である速度を制御するために速度誤差信号だけを帰還した場合は、制御が安定した時点で必ず定常速度誤差信号が残る。これは、速度誤差信号を帰還することで目標速度に完全に一致した場合は、速度誤差信号がゼロとなって帰還量がゼロとなる結果、帰還がかかっていない状態となることによる。つまり、制御対象と同一のディメンジョンの物理量を帰還する比例制御の場合は、その定常誤差を残した状態で制御を行うことが安定制御のための必要条件となる。該定常誤差の量はその制御系の帰還量によって異なるが、わずかな誤差信号で大きな帰還を行う場合（帰還ゲインが大きい場合）は定常誤差が少なく、帰還ゲインが小さい場合は大きな定常誤差が残る。そのため、定常誤差を少なくするためには比例制御系の帰還ゲインを大きくとればよいが、帰還制御の安定性の点から適正な限界があり、必ず定常誤差が残る。
【００３０】
そこで、制御対象の物理量の一次積分系の物理量を帰還し補償を行ういわゆる積分制御を比例制御と合わせて行う。この方法によれば、制御対処の物理量が目標値に一致し帰還量がゼロになっても、それまでに積分した制御量が以降の制御を補償する。しかも、その制御量は、目標に一致している限り、以降に積分として加えられる量がゼロとなるため、変わらない。つまり、制御対象の物理量が目標値に一致した段階で、積分制御系から補償される制御量もスタティクな状態となり、制御が安定となる。
【００３１】
以上により、スピンドルモータ制御系においても上記速度誤差信号の他に、その積分系である位相制御を行うべく、位相誤差信号を生成する。サンプルホールド回路２４でサンプルホールドしたフリーランニングカウンタのキャプチャ時刻はスピンドルモータ１７の回転位相を示す時刻である。そのため、該時刻と目標周期の積算時刻とを比較すれば位相誤差が生成可能となる。これを行うために、レジスタ２５、２６に設定される角速度または周速度の目標周期をラッチ回路３３に記憶した１サンプル前の目標位相時刻と加算器３２で次々加算し、次サンプル時刻の回転位相の目標時刻を算出する。該目標時刻とサンプルホールド回路２４でサンプルされた回転位相の入力時刻とを減算器３４で比較して目標位相誤差を算出する。位相誤差速度誤差の積分制御系における積分は、その積分区間をどこから開始するかによって、積分定数項が不定となる。速度が大幅に目標からずれている状態から演算を開始した場合は、制御が安定する時の定数項は極めて大きな値となる。これをディジタル信号処理回路で実現するのは得策ではない。そこで、速度制御系がある程度目標速度に近づいた制御状態となるまでは位相制御を行わないようにする。速度ロック判定回路３１で速度誤差が適当な範囲以下となるまでの間はラッチ回路３３による位相目標の積算値の記憶を停止させ、代わりにサンプルホールド回路２４のキャプチャ時刻をそのまま記憶する。これにより、減算器３４の入力のいずれにも現時点での位相キャプチャ時刻が入力される。そのため、その差はゼロとなり、位相誤差は帰還されない状態となる。一方、速度誤差が所定の範囲以下になると、目標周期の積算時刻がラッチ回路３３に記憶され、以降、減算器３４の出力に位相誤差が算出され、帰還され始める。
【００３２】
上記動作の流れを、図２のＦＧ制御時の動作波形例で説明する。ＦＧ信号（Ｗ１）のエッジがサンプルホールド回路２４に入力される毎にフリーランニングカウンタのカウント値がキャプチャされる。Ｗ３は、カウント値を１サンプル前の値と比較した周期を示している。該周期は、目標周期分と定常周期誤差分の加算で構成される。従って、Ｗ３から目標周期分を引いた値が速度誤差信号となる。該速度誤差信号が所定の範囲内に収まると、Ｗ４に示す目標位相の積算が開始される。その結果、目標位相とＦＧ信号の位相差（位相誤差）が発生し、これが減算器３４の出力にＷ５のように現れる。この位相誤差の帰還によって、Ｗ３の定常速度誤差が徐々に減少し、定常速度誤差がゼロになった時点で位相誤差の増加が停止し、制御が安定する。Ｗ３の信号は、定常速度誤差（ΔＴ）を中心にして増減する。これがＦＧ信号のスピンドルモータ１回転毎のむら成分である。該むら成分は、位相制御が行われ制御対象である回転速度が完全に目標値と一致した場合にも残る成分である。なお、図２では、速度誤差信号上のむら成分を記載したが、位相誤差信号上のむら成分については記載を省略している。位相誤差信号は、速度誤差信号の積分になっていて、該位相誤差信号にもむら成分が重畳されている。該むら成分は、周速度にも影響し、駆動回路の動作範囲を実質的に狭めることにもなる。
【００３３】
上記検出された速度誤差信号、位相誤差信号の処理につき、以下説明する。
速度誤差信号、位相誤差信号は、サンプルホールド回路３５、３６においてそれぞれ、ＦＧ信号タイミングでサンプルホールド処理される。該サンプルホールド回路３５、３６の出力信号は櫛形フィルタ回路３７に入力されてむら成分が除去される。むら成分が除去された位相誤差信号は、ラグリードフィルタ回路３８により、位相制御上望ましい周波数特性に補償処理された後、速度誤差信号と加算器３９で加算される。また、加算された速度位相誤差信号は、ラグリードフィルタ回路４０により、速度制御に適した周波数特性の補償処理をされた後、ＰＷＭ変換回路４１及びローパスフィルタ回路４２でアナログ信号化され、モータ駆動回路４３に入力される。モータ駆動回路４３では、上記アナログ化された速度位相の誤差信号で制御した値の駆動電流を形成し３相コイルに供給して、スピンドルモータ１７の回転トルクを制御する。アナログ化の手段としてはＰＷＭ変換回路の代わりにディジタルアナログ変換回路を使用してもよい。
【００３４】
また、位相制御系と速度制御系のラグリードフィルタの配置と加算回路３９の配置は基本的に、速度制御系が所定の目標範囲内に速度を制御した状態で位相制御を開始するようになっている。従って、速度制御系の制御帯域を位相制御系の制御帯域よりも広帯域とする。そのため、ラグリードフィルタ回路３８を特にラグフィルタとして使用する場合は、帯域制限効果を期待して、位相誤差信号を先ず帯域制限し、その後に速度制御系に加算する。
【００３５】
以下、櫛形フィルタ回路につき述べる。
図５（ａ）は、櫛形フィルタ回路の構成を示す。櫛形フィルタ回路３７は、むら成分の検出処理を行う櫛形フィルタ回路４４とその他の部分で構成される。この櫛形フィルタ回路４４は、上記図６で説明した同じ構成・機能を有する。速度誤差信号に含まれるむら成分は、該櫛形フィルタ回路４４で検出され除去される。一方、位相誤差に含まれるむら成分は、速度制御系で求めたむら成分の積分値となるため、上記図６の加算器４９への入力信号を、図５（ａ）に示すラッチ回路４６と加算器４７で積分して位相誤差のむら成分として算出し、減算器４８で減じて除去する。すなわち、速度制御系のむら成分と位相制御系のむら成分とが共通の正味の櫛形フィルタ回路４４で検出され除去される。なお、櫛形フィルタ回路では、むら成分より速度誤差信号の方が大きい場合は、十分にそのむら成分を検出できない。そこで、位相制御系のオン、オフと同様に、図１に示した速度ロック判定処理３１により、所定範囲内に速度誤差が収束した状態からむら成分の検出を開始する。速度制御系には、櫛形フィルタ回路での処理をされた出力と処理されていない信号とを切替えるスイッチ４５を設け、位相制御系には、ラッチ回路４６をゼロクリアする手段を設ける。上記図５（ａ）は、速度誤差、位相誤差それぞれからむら成分を除去した後、ラグリードフィルタ処理を行うための構成である。これにより、位相制御系のラグリードフィルタをリードフィルタとして使用した場合など、むら成分の存在する周波数帯を増幅する必要がある場合でも、むら成分が除去される。
【００３６】
図５（ｂ）は、速度誤差と位相誤差を加算した後、櫛形フィルタ回路での処理を行う場合の構成例である。位相制御系のラグリードフィルタ処理におけるむら成分の増幅が回路の演算処理上でも問題ない場合には、本構成を適用可能である。本構成では、櫛形フィルタ回路４４内で速度誤差に内在するむら成分と位相誤差に内在する誤差成分とが重畳されて検出されるため、位相誤差に内在するむら成分を速度誤差成分から積分して生成する必要がない。このため、回路構成が一層簡単になる。
【００３７】
図３は、櫛形フィルタ回路を用いた場合のＦＧ信号によるスピンドルモータ１７の角速度制御の動作波形説明図である。本図３では、速度制御系による目標速度への収束が進んだ段階で、位相制御をオンすると同時に、櫛形フィルタ回路をオンしたときの波形を示す。この結果、Ｗ３のように、むら成分が徐々に収束するとともに定常速度誤差信号も徐々にゼロに収束する。また、図２の場合と同様、本図３の波形では、位相誤差信号にはむら成分を重畳させていないが、実際には位相誤差信号にもむら成分が重畳されており、該むら成分も徐々にゼロに収束する。
【００３８】
図４は、周速度制御を行う場合のスピンドルモータ制御系における各部の動作波形の説明図である。Ｗｏｂｂｌｅ信号またはＩＤ検出信号でフリーランニングカウンタ２３の値をキャプチャする。該計測時刻をラッチ回路２８の１サンプル前のキャプチャ時刻と減算器２９で比較することにより、周期を計測する。該計測した周期と、レジスタ２６に設定される周速度目標とを減算器３０で比較して、速度誤差信号を得る（Ｗ７）。一方、位相制御系は、レジスタ２６に設定される周速度目標を加算器３２とラッチ回路３３で積算して位相目標を算出し、該算出値と、フリーランニングカウンタ２３でキャプチャされる回転位相の入力時刻とを減算器３４で比較して、位相誤差（回転位置誤差）を算出する（Ｗ１０）。位相制御系のオンタイミングは、速度制御系による速度制御が目標に近づいた時点でオンされる。
【００３９】
ここまでの処理はＷｏｂｂｌｅ信号またはＩＤ検出信号の周期で処理される（Ｗ６、Ｗ９）。該周期はどのトラックにおいても略一定であるが、モータ１回転当たりに存在するサンプル数は、トラックがディスクの外周側になるにつれてその数を増すため、上記図６に示すような有限の固定段数のシフトレジスタ５７から成る櫛形フィルタ回路には適用できない。そこで、サンプルホールド回路３５、３６において、ＦＧ信号タイミング（Ｗ２）により、速度誤差信号（Ｗ７）、位相誤差信号（Ｗ１０）をサンプルホールドし、ＦＧ信号に同期した速度誤差信号（Ｗ８）、位相誤差信号（Ｗ１１）を得る。このようにすれば、周期や位相をＷｏｂｂｌｅ信号やＩＤ検出信号のタイミングで検出しているため、周速度や回転位置の計測条件は変えずに、単に、ＦＧ信号のエッジタイミングの瞬間における周速度や回転位置を観測することで、ＦＧ信号に同期した速度誤差信号（Ｗ８）や位相誤差信号が得られる。これにより、ピックアップが、光ディスクのどの半径位置のトラックに追従している場合でも、１回転あたりのサンプル数を、ＦＧ信号の１回転あたりのサンプル数と同じにすることができるため、制御信号処理をＦＧ制御信号処理の場合と全く同じにすることが可能となる。
【００４０】
以上のようにして、角速度制御時と周速度制御時で、同一の櫛形フィルタ回路処理を用い回路規模の増大を抑えた状態で、むら成分を抑圧することができる。なお、上記説明した制御の切替え、レジスタの設定、記録・再生における信号処理の切替えなどの各制御は、マイクロプロセッサ４で行うものとする。
【００４１】
図１１は、角速度制御と周速度制御の動作説明図であって、スピンドルモータ１７を起動する場合またはその回転目標値を変更する場合の動作の制御手順例である。
図１１において、
（１）動作が開始されると、まず櫛形フィルタ回路の制御をオフする（ステップＳ１）。これにより、前の状態によらず、櫛形フィルタ回路に蓄積された状態がクリアされる。
（２）次に、ＦＧ信号制御であることを選択する（ステップＳ２）。
（３）その目標角速度を設定する（ステップＳ３）。
（４）目標角速度を設定した状態でモータの速度制御を開始する（ステップＳ４）。
（５）速度が所定の範囲内に収束するのを待つ（ステップＳ５）。
（６）速度が所定範囲内に収束したらＦＧ制御における櫛形フィルタ回路をオンする（ステップＳ６）。
（７）フォーカスアクチュエータ制御をオン状態にする（ステップＳ７）。
（８）トラッキングアクチュエータ制御を行いトラック追従を開始させる（ステップＳ８）。
（９）記録処理か再生処理かを判別する（ステップＳ９）。
（１０）ステップＳ９における判別の結果、再生処理の場合はこのままＦＧ制御における位相制御を開始する（ステップＳ１６）。
（１１）位相制御の収束を待ち、収束したか否かを判別する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７における判別の結果、位相制御が収束した場合は制御の安定が完了する。
（１２）ステップＳ９における判別の結果、記録処理の場合は、周速度制御への移行のため一旦櫛形フィルタ回路をオフする（ステップＳ１０）。ＦＧ制御系でのむら成分は、ＦＧ信号を発生するロータマグネットやホール素子の取付け誤差で発生するものであり、一方、周速度制御で発生するむら成分は、偏心に起因するむら成分であるため、互いに該むら成分の波形が異なる。従って、一旦櫛形フィルタ回路のラッチ回路５７に記憶される情報を破棄する必要がある。
（１３）次に、周速度の目標値を設定する（ステップＳ１１）。
（１４）周速度制御を選択する（ステップＳ１２）。
（１５）周速度制御を開始する（ステップＳ１３）。
（１６）周速度制御における速度収束を待ち、収束したか否かを判別する（ステップＳ１４）。
（１７）ステップＳ１４における判別の結果、速度収束したら、櫛形フィルタ回路を再度オンする（ステップＳ１５）。
（１８）以降は、上記ＦＧ制御の場合と同様に、位相制御を開始する（ステップＳ１６）。
（１９）位相制御の収束を待ち、収束したか否かを判別する（ステップＳ１７）。
（２０）ステップＳ１７における判別の結果、位相制御が収束した場合は制御の安定が完了する。
【００４２】
上記本発明の実施形態によれば、ピックアップの光ディスク上での半径位置に寄らず、周速度または周速度誤差の櫛形フィルタ回路に入力される計測数を一定にできるため、櫛形フィルタ回路を、角速度制御（ＦＧ制御）と併用することで、回転同期性の不要なむら成分を有効に除去でき、精度の良いかつ安定した角速度制御と周速度制御とを行うことができる。これにより、記録再生品質の向上化を図ることができる。また、１つの櫛形フィルタ回路を角速度制御と周速度制御とに共用することができる。シフトレジスタの段数も変える必要がない。このため、回路規模の増大も抑えられ、生産コストの増大も抑えられる。周速度制御時と角速度制御時でそれぞれ、むら成分を独立に抑圧することができる。さらに、モータの騒音や振動も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態としての光ディスク装置の全体構成例を示す図である。
【図２】図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路の第１の動作の説明図である。
【図３】図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路の第２の動作の説明図である。
【図４】図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路の第３の動作の説明図である。
【図５】図１の構成におけるスピンドルモータ制御回路に用いる櫛形フィルタ回路の説明図である。
【図６】櫛形フィルタ回路の構成例を示す図である。
【図７】周速度検出における回転同期性誤差成分の説明図である。
【図８】スピンドルモータの制御信号電圧波形と駆動電流特性の説明図である。
【図９】スピンドルモータの構成と動作の説明図である。
【図１０】ＦＧ信号による回転制御の場合の制御電圧波形の説明図である。
【図１１】角速度制御と周速度制御の動作説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…インターフェイス回路、
２…バッファメモリ、
３…符号復号回路、
４…マイクロプロセッサ、
５…アナログ信号処理回路、
６…レーザダイオードドライバ、
８…光学経路の変更機構、
７…レーザダイオード、
９…光電変換回路、
１０…ピックアップブロック、
１１…スライダ制御ブロック、
１２…スライダバー、
１３…ステッピングモータ、
１４…ピックアップレンズ、
１５…スライダ台、
１６…光ディスク、
１７…スピンドルモータ、
１８…アクチュエータ制御回路、
１９…ステッピングモータ制御回路、
２０…スピンドルモータ制御回路、
２１、２２、２７…スイッチ、
２３…フリーランニングカウンタ、
２４、３５、３６…サンプルホールド回路、
２５、２６…レジスタ、
２８、３３、４６…ラッチ回路、
２９、３０、３４…減算器、
３７、４４…櫛形フィルタ回路、
４３…モータ駆動回路、
５０…低域成分検出回路、
５１…周期的誤差信号検出回路、
５７…シフトレジスタ。
【図１】
2005135520.tif 000003
【図２】
2005135520.tif 000004
【図３】
2005135520.tif 000005
【図４】
2005135520.tif 000006
【図５】
2005135520.tif 000007
【図６】
2005135520.tif 000008
【図７】
2005135520.tif 000009
【図８】
2005135520.tif 000010
【図９】
2005135520.tif 000011
【図１０】
2005135520.tif 000012
【図１１】
2005135520.tif 000013